PROJEKTHIGHLIGHTS
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PROJEKTENTSTEHUNG
Dekarbonisiertes Energiesystem der Zukunft im ländlichen Quartier
Zur Realisierung einer technisch und ökonomisch optimierten Energiewende ist
die Sektorenkopplung eine wesentliche Voraussetzung. Durch die Verbindung
der einzelnen Sektoren (Wärme, Mobilität und Strom) können
Flexibilitätsoptionen besser genutzt, Effizienzpotenziale im Betrieb der
Energiesysteme gehoben und eine Erhöhung Erneuerbarer Energie in jedem
Sektor erreicht werden.
Erste technische Lösungen zur Sektorenkopplung sind
vorhanden und bereits erprobt, finden aber nur unzureichend Anwendung in
der Praxis. Vor allem im ländlichen Raum, der im Vergleich zu städtischen
Gebieten eine abweichende Netzstruktur und ein anderes Mobilitätsverhalten
aufweist, sind übertragbare Konzepte Mangelware. Diese Herausforderungen
sind Kernpunkte des Forschungsprojektes. Es wird aufgezeigt, wie Lösungen
für ein ländliches Quartier in der Zukunft aussehen können.
PROJEKTBESCHREIBUNG
Verfahrensfließbild Energieproduktion und -konversion für die Sektoren
Im ersten Projektabschnitt wird ein Energiekonzept für ein ländliches Quartier
erarbeitet. In Zusammenarbeit mit einem Strom- und Gasnetzbetreiber wurde
ein reales Quartier im Projektgebiet ausgewählt, die energetische Situation in
den Sektoren Strom, Wärme und Mobilität erfasst und in der
Modellierungssprache Modelica/Dymola in einer Simulation abgebildet. Aus
den erhobenen Daten werden verschiedene Energiekonzepte hinsichtlich einer
multikriteriellen Betrachtung (Minimierung der Energiesystemkosten und
Treibhausgasemissionen) mit Hilfe des auf dem open energy modelling
framework (oemof) basierten Spreadsheet Energy System Model Generator
(SESMG) entwickelt und gegenübergestellt. Die resultierenden Energiekonzepte
werden innerhalb von Modelica aufbereitet und bieten für die dort dargestellten
Niederspannungsnetze eine Prognosefunktion hinsichtlich möglicher
Netzinstabilitäten und Spannungsbandverletzungen. Zur Behebung der
Spannungsbandverletzungen werden unter anderem ein Elektrolyseur und
Quartiers-Batteriespeicher als volkswirtschaftliche Flexibilitätsoptionen
modelliert und ausgelegt. Die Residuallasten werden dabei ebenfalls
berücksichtigt. Parallel werden am FH-Standort Saerbeck Versuchsanlagen
errichtet. Diese Anlagen bestehen aus einem Batteriespeicher, einem
Elektrolyseur mit Gasspeicher sowie Verdichtertechnik, einer Brennstoffzelle,
einer biologischen Wasserstofferzeugung aus Industrieabwässern sowie einer
biogenen Methanisierung nach dem in-situ Verfahren. Einerseits kann so eine
Konzeptvalidierung durch den praktischen Einsatz dieser Technologien im
Quartiersmaßstab untersucht werden. Andererseits das Technology-
Readiness-Level der Power-to-X-Technologien, wie der biologischen
Wasserstofferzeugung und biogenen Methanisierung, weiterentwickelt.
Die Ergebnisse am Projektende dienen als ein ideales Vorgehen, für weitere Aktivitäten und den zukünftigen Ausbau des Energiesystems in der ländlichen Region. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf weitere ähnlich strukturierte Regionen wird im Rahmen des Projektes untersucht und dargestellt.
Der intensive Netzwerkdialog ist zentraler Bestandteil des Projekts. Ziel ist die enge Einbindung der örtlichen Akteure, Energieversorger und Unternehmen. Somit werden die Kompetenzen in der Region bestmöglich genutzt und verknüpft. Durch diesen kontinuierlichen Prozess wird der Wissenstransfer forciert.
Die Ergebnisse am Projektende dienen als ein ideales Vorgehen, für weitere Aktivitäten und den zukünftigen Ausbau des Energiesystems in der ländlichen Region. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf weitere ähnlich strukturierte Regionen wird im Rahmen des Projektes untersucht und dargestellt.
Der intensive Netzwerkdialog ist zentraler Bestandteil des Projekts. Ziel ist die enge Einbindung der örtlichen Akteure, Energieversorger und Unternehmen. Somit werden die Kompetenzen in der Region bestmöglich genutzt und verknüpft. Durch diesen kontinuierlichen Prozess wird der Wissenstransfer forciert.
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
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Gas- und Wärme-Institut Essen e. V.: Das Gas- und Wärme Institut Essen e. V. (GWI) ist seit mehr als 75 Jahren ein anerkanntes und etabliertes Forschungsinstitut, welches praxisnahe und anwendungsorientierte Forschung rund um Technologien des Themenfeldes der Gasversorgung und -Anwendung durchführt. Aus bereits abgeschlossenen bzw. aktuell laufenden Projekten im Themenbereich virtuelle Kraftwerke, Energiespeicherung und Sektorenkopplung können für das Projekt wertvolle Synergieeffekte abgeleitet werden. |
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B&R Energie GmbH: Die B&R Energie GmbH beschäftigt sich vorrangig mit der Errichtung und dem Betrieb von Windenergie und Photovoltaik Anlagen. Im Projekt stellen die Kenntnisse und Erfahrungen in der Erfassung und der Interpretation von Netzdaten und Systemen, der Dimensionierung und Betrieb von Anlagen im sektorengekoppelten Betrieb und das große Netzwerk zu Unternehmen und der Wirtschaft im Projektgebiet einen großen Mehrwert dar. |
PROJEKTTRÄGER
Projektträger: Projektträger ETN, Forschungszentrum Jülich GmbH
Gefördert durch: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung ( EFRE 2014-2020) Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und
Energie des Landes Nordrhein-Westfalen
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